Є хвилі, які ще не стали звичними і для самих фізиків, наприклад, хвилі у транспортних потоках, у хімічних реакціях, у серці та нервовій системі, у співтовариствах біологічних організмів, у зоряних системах - галактиках. За образним висловом учених, хвилі «розбіглися» з фізики і охопили майже всю безліч процесів у живій і неживій природі. І найцікавіше - усі ці хвилі математично подібні, тобто можуть бути описані одними й тими самими рівняннями. Ось чому так важливо «подружитися» із цим поняттям, адже і вам, мабуть, доведеться не раз зіткнутися з ним найнесподіванішим чином.

Докладніше про різні види радіохвиль ви дізнаєтесь у старшій школі, а зараз зупинимося лише на застосуванні ультракоротких радіохвиль (завдовжки від кількох сантиметрів до кількох метрів).

За своїми властивостями ультракороткі радіохвилі дуже близькі до світлових променів: вони поширюються в межах прямої видимості, їх можна посилати вузькими пучками.

Стільниковий зв'язок — один із видів мобільного радіозв'язку, в основі якого лежить стільникова мережа.

Основні складові стільникової мережі: стільникові телефони, базові станції, центри комутації

Кожен із вас уміє користуватися мобільним телефоном. З’ясуємо, як він здійснює зв’язок. Коли ви вмикаєте телефон, він починає «прослуховувати» ефір і вловлює сигнал базової станції того стільника, де ви на даний момент перебуваєте. Після цього телефон випромінює радіосигнал — посилає станції свій ідентифікаційний код. Відтоді телефон і станція підтримуватимуть радіоконтакт, періодично обмінюючись сигналами.

Але ж ви не завжди перебуваєте в одному місці, і якщо з часом ви опинитеся в іншому стільнику, ваш телефон налагодить зв’язок із базовою станцією цього іншого стільника. Стільники частково перекриваються, тому ви навіть не помітите, що вас почала обслуговувати інша станція. А от якщо телефон не зможе «знайти» найближчу станцію і передати їй свій код, зв’язок обірветься і на дисплеї висвітиться, що мережа відсутня.

Описаними процесами «керують» центри комутації, які пов’язані з базовими станціями дротовими каналами зв’язку. Власне центр комутації безперервно «відстежує» місце перебування вашого мобільного телефону. Він «передає» вас, як естафетну паличку, від однієї базової станції до іншої, коли ви «подорожуєте» зі стільника в стільник. Саме через центри комутації здійснюється вихід на інші мережі: ви можете зателефонувати товаришеві, телефон якого обслуговується іншим оператором, зробити дзвінок на стаціонарний телефон, скористатись Інтернетом тощо.

Починаючи із середини 90-х років XX ст. поширилася технологія мобільних комп’ютерних мереж. З 1997 р. з’явилася можливість створювати мобільні мережі Інтернет, що забезпечують взаємодію користувачів незалежно від того, у якій країні вони перебувають.

Розвиток технології мобільних телефонних мереж привів до того, що ці мережі стали широко використовуватися для доступу в Інтернет. Третє покоління мобільних телефонних мереж, відоме як мережі 3G, забезпечує передачу даних зі швидкістю 1,5-2 Мбіт/с. Нині йде активне впровадження мобільних мереж четвертого (4G, наприклад, LTE - Long Term Evolution - «довготерміновий розвиток») і п’ятого (5G) поколінь. Вони обіцяють пропускну здатність у десятки разів більшу, ніж у мережах. Для високошвидкісної передачі даних пропонується використовувати міліметровий діапазон радіохвиль із частотою від 30 до 300 ГГц. Теоретично мобільні мережі п’ятого покоління (5G) дадуть змогу передавати інформацію зі швидкістю до 10 Гбіт/с та часом відповіді менше ніж 1 мілісекунда.

Навігатор в авто приймає сигнал від трьох різних супутників, координати яких дізнається, і визначає свої точні координати на координатній сітці, якою умовно розділено всю планету. Часто він використовує також сигнал четвертого супутника для остаточного корегування місцезнаходження.

На сьогодні у світі існує понад 130 мільйонів комп’ютерів і більше 80 % з них об’єднано в різноманітні інформаційно-обчислювальні мережі від малих локальних мереж в офісах до глобальних мереж типу Інтернет. Всесвітня тенденція до об’єднання комп’ютерів у мережі зумовлена важливими причинами, такими як прискорення передачі інформаційних повідомлень, можливість швидкого обміну інформацією між користувачами, одержання і передача повідомлень (e-mail листів тощо), не відходячи від робочого місця, можливість миттєвого одержання інформації з будь-якої точки земної кулі, обміну інформацією між комп’ютерами різних виробників, які працюють з різним програмним забезпеченням.

За її допомогою ви можете посилати повідомлення, одержувати їх у свою електронну поштову скриньку, відповідати на листи автоматично, розсилати копії вашого листа відразу на кілька адрес, переправляти отриманий лист за іншою адресою, використовувати замість адрес (числових або доменних імен) логічні імена, створювати кілька підрозділів поштової скриньки для різного роду кореспонденції, включати в листи текстові файли, програми, зображення тощо.

Електронні дошки є цифровим аналогом звичайних дощок оголошень, які розміщуються в загальнодоступних, публічних місцях. Це так звані мережеві новини або дискусійні клуби. Дошки оголошень використовуються для організації ділової діяльності та надання різноманітних послуг користувачам мережі: резервування місць у готелях, на літаках і в потягах, реклами і продажу товарів, пропозиції робочих місць, здійснення електронних платежів. Вони слугують для організації довідкових служб, повідомлення ділових, біржових і політичних новин, новин спорту, огляду кіно- і відеофільмів, передачі прогнозів погоди, участі в колективних або одиночних відеоіграх і т. д. У світі існує величезна кількість комерційних, а також неприбуткових BBS (Bulletin Board System - «система дощок оголошень»). Багато з електронних дощок пов’язані між собою.

Під інтернет-телефонією розуміють, у першу чергу, таку технологію, у якій голосовий трафік частково передається через телефонну мережу загального користування, а частково - через Інтернет. Саме так здійснюються дзвінки з телефона на телефон, з комп’ютера на телефон, з телефона на комп’ютер (тут замість номера телефону використовується IP-адреса), а також набув популярності Surf’n’Call - дзвінок з веб-браузера на телефон (переглядаючи який-небудь корпоративний веб-сайт, користувач натискає мишкою на кнопку Call і отримує телефонне з’єднання з офісом цієї компанії).

Дальність передавання інформації залежить від потужності передавача, наявності та характеристики перешкод, типу антени. Це бездротовий стандарт, який використовує частоту 5 ГГц.

Для того щоб під’єднатися до точки доступу, потрібно, щоб ноутбук або мобільний пристрій з адаптером Wi-Fi просто потрапив у радіус її дії. Усі дії з визначення пристрою та налаштування мережі більшість операційних систем комп’ютерів і мобільних пристроїв виконують автоматично. Якщо пристрій одночасно потрапляє в зону дії кількох мереж Wi-Fi, то підключення відбудеться до точки доступу, що забезпечує найпотужніший сигнал.

Якщо радіохвилі випромінювати в усіх напрямках або широким пучком, то вони відбиватимуться одночасно від багатьох об’єктів і розпізнати, де розташований досліджуваний об’єкт, наприклад літак, буде неможливо. Тому радіолокатор посилає хвилі напрямлено та вузьким пучком, а виявлення відбитого сигналу свідчить, що досліджуваний об’єкт розташований у напрямку поширення радіохвиль.

Радіолокаційні станції в аеропортах допомагають здійснити посадку повітряних суден, а станції, встановлені вздовж узбережжя, забезпечують безпечний вхід кораблів у порт.

Радіолокацію застосовують у наукових дослідженнях, метрологи, сільському та лісовому господарствах. Вона допомагає скласти карти рельєфу земної поверхні, дослідити щільність рослинного покриву, виявити лісову пожежу, визначити склад ґрунту тощо.

Важливе значення має радіолокація в космічних дослідженнях. Запуски та посадки космічних апаратів неможливі без використання радіолокаторів. За допомогою радіолокації було уточнено відстані до Місяця, Венери, Марса. Радіолокатори, встановлені на штучних супутниках Венери, допомогли проникнути крізь товщу хмар цієї планети та визначити її рельєф.

Запитання

1. Які засоби зв’язку ви знаєте?

2. Який засіб зв’язку, на вашу думку, є найбільш зручним?

3. Яка роль навігатора?

4. Що таке Інтернет?

5. Що ви знаєте про електронну пошту?

6. Що таке дошки оголошень?

7. Що таке ІР-телефонія?

8. У чому полягає основна перевага ультракоротких радіохвиль?

9. Що таке стільниковий зв’язок? Як він організований?

10. Що таке радіолокація? На чому вона ґрунтується?

11. Опишіть принцип роботи радіолокатора.

12. Як за допомогою радіолокації визначають місце розташування об’єкта (відстань до об’єкта, напрямок, в якому він розташований)?

13. Де застосовують радіолокацію?

Задачі

1. На якій відстані виявлено об’єкт, якщо відбитий сигнал повернувся через 20 мкс після посилання?

2. Радіолакатор працює на частоті 6 • 10⁸ Гц. Радіохвилю якої довжини він випромінює?